[发明专利]同步电机中偏置角的确定

说明书

技术领域

本发明涉及电机的角度获取方法。那些其转子具有与定子旋转场相同的旋转频率的锁相电机，会产生高度依赖于转子与定子旋转场之间的角度偏差的转矩。另外，现在存在多种电机的应用，在这些应用中，电机的驱动轴(Antriebswelle)的角度位置必须与输出轴(Abtriebswelle)同步，比如在电机作为启动器用于那些其凸轮轴被加载转矩的内燃机时，在这里，为了成功启动，必须精确地考虑所述凸轮轴的角度位置。

背景技术

目前已有众多的用于角度获取的角度传感器为人所知，这些角度传感器是与电机分开制造，并在电机完成安装之后才被固定到电机上的。这种情况在混合驱动装置(Hybridantrieb)中尤为常见，在混合驱动装置中，角度传感器是在装配牵引模块(首次结合)或者是在更换电机或角度传感器(构件更换，例如在维修的时候)时才第一次与电机连接到一起。由于电机(对于混合驱动装置，一般是同步电机)在完成制造后已配有定子及壳体，唯有轴可供使用，因而，确定转子的角度位置，特别是确定转子相对于启动器绕组的角度位置可能并不容易。另外由于牵引模块结构紧凑的原因，欲借助标记将角度传感器以与角度保持完全一致的方式布置到同步电机上，不但费用大，而且有难度。因此，在首次结合以及在构件更换时，可能很难将传感器完全符合角度要求并高度精确地装配到电机的轴上。

专利申请文件DE 10 2005 056 207 A1公开了一种具有多个彼此错开的传感器元件的传感器系统，所述传感器元件与不同的轴直径(Wellendurchmesser)相适应。但是这些传感器元件只确定相对角度以用于确定角速度，对于确定在考虑了偏置角情况下的绝对角度，其并不关注。

由于角度传感器与电机的结合是在这两个构件完成安装后才进行的，因此会存在错位角(Fehlerwinkel)，该错位角被称作偏置角，因为该偏置角的存在，将无法精确地对电机实施符合相位的控制。在锁相电机，例如同步电机中，由于偏置角的存在，只能对实际的转矩作极不精确的调节。

发明内容

因此本发明的目的在于克服这种缺点并设计一种能够借以减小角度传感器与电机之间的错位角的机制。

上述目的是通过实施如前文之权利要求所述的方法得以实现的。该目的另外还通过如权利要求中限定之角度获取装置得以实现。

本发明所根据的创新设计在于，在考虑错误位置，也就是在有偏置角的情况下首先将传感器与电机结合到一起。接着，通过简单的控制确定出所述偏置角，而无需进行精确的机械校准。在已知偏置角之后，通过从由角度发送器(Winkelgeber)或角度传感器获得的角度信号减去所述偏置角，就可计算出转子相对于定子的角度方位。根据本发明，在结合之后，也就是在安装了角度传感器或角度发送器之后，对电机实施控制，从而得到公知的场角(Feldwinkel)或者说可通过与角度传感器无关的装置获取出该场角。所述场角在这里表示转子与定子之间的方位，并且根据本发明，该场角涉及转子磁场与由定子产生并作用在所述转子上的磁场之间的角度。名称“场角”源于转子或定子的磁场方向上的方位。相关传感器角度，即由角度传感器或角度发送器作为信号输出的传感器角度可以这样一个预先确定或获取到的场角联系起来。角度发送器连接在电机的轴上并获取该轴的位置。所述轴与转子抗扭转地连接在一起，这样，在考虑偏置角的情况下，传感器角度即表示场角。因此根据本发明的角度校准是这样实施的，即，将一已知场角设置成度量标准，或者设置一能够获知的场角。对所属传感器角度进行测量，此时，在已知或已获知的场角与测量出的传感器角度之间存在配位(Zuordnung)。由此，可确定出将来在角度测量时需要考虑的偏置角；在角度测量中，对传感器角度例如通过计算的方式进行修正以预先设定场角，其中修正的量为(此时已经知晓的)偏置角的大小。

因此，根据本发明，在已获知的传感器角度与场角之间的配位是通过下述方式实现的，即通过控制电机使得定子到达已知位置。换言之，转子相对于定子被布置成这样一个场角，即该场角只是利用已知的精度控制电机来设置的。